Διαφορική έκφραση καρκινικών δεικτών σε παθήσεις του πνεύμονα: δυναμική σχέση απαδενυλασών και microRNAs

Abstract

The majority of pri-miRNAs acquire 5΄ cap and 3΄ poly(A) tail. Mature miRNAs recruit deadenylases that erode poly(A) tails triggering target mRNA degradation. Poly(A)-specific ribonuclease (PARN) is a deadenylase that also mediates late steps of non-coding RNA maturation. Herein, we show that PARN affects the expression of a subset of miRNAs in NCI-H520 cells of lung cancer origin, including miR-29a and miR-1207 that target its own mRNA. PARN precipitates with selected pri-miRNAs and regulates their poly(A) lengths. Cleavage and polyadenylation specificity factor 6 (CPSF6) recruits PARN to pri-miRNAs and together affects pri- and mature miR-29a-3p and miR-1207 levels. Vice versa, miR-29a-3p and miR-1207 bind the 3΄ UTR of PARN mRNA and regulate its expression. Modulation of PARN, miR-29a-3p or miR-1207 expression affects cell migration. We present a model to describe the dynamic relation between PARN and miR-29a-3p and discuss its biological significance.

Η πλειονότητα των microRNAs μεταγράφεται από την πολυμεράση ΙΙ του RNA και συντίθενται τα πρωταρχικά μετάγραφα miRNA (pri-miRNAs), τα οποία αποκτούν 5΄καλύπτρα και 3΄ πολυ(Α) ουρά. Σύμφωνα με το ισχύον μοντέλο της μεσολαβούμενης από miRNAs γονιδιακής σίγησης, τα ώριμα miRNAs στρατολογούν ένζυμα γνωστά ως απαδενυλάσες που καταλύουν το πρώτο και συχνά καθοριστικότερο βήμα στην αποικοδόμηση των mRNA-στόχος, δηλαδή τη βράχυνση της ουράς πολυ(Α). H πολυ(Α) εξειδικευμένη ριβονουκλεάση (PARN), το καλύτερα χαρακτηρισμένο μέλος της υπεροικογένειας των DEDD αποαδενυλασών, εμπλέκεται εκτός των άλλων στα όψιμα στάδια ωρίμανσης αρκετών μη-κωδικών μορίων RNA. Στην παρούσα διατριβή, αρχικά δείχνουμε πως η PARN επιδρά στα επίπεδα έκφρασης μιας υποομάδας miRNAs σε κύτταρα NCI-H520, προερχόμενα από πλακώδες καρκίνωμα πνεύμονα. Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός πως μεταξύ των απορυθμισμένων miRNAs, συγκαταλέγονται τα miR-29a και miR-1207, τα οποία φέρονται να στοχεύουν την 3΄ αμετάφραστη περιοχή του mRNA της PARN, σύμφωνα με τα δεδομένα που ανακτήθηκαν από in silico προγράμματα πρόβλεψης. Ακολούθως, δείχθηκε πως η PARN κατακρημνίζεται με επιλεγμένα pri-miRNAs και ρυθμίζει την κατάσταση πολυαδενυλίωσης τους. Σε μια προσπάθεια ταυτοποίησης παραγόντων που θα μπορούσαν να στρατολογούν την PARN στα πολυαδενυλιωμένα pri-miRNAs-στόχος, δείξαμε πως ο παράγοντας τμήσης και πολυαδενυλίωσης 6 (CPSF6), η μεγαλύτερη υπομονάδα του συμπλόκου CFIm, αλληλεπιδρά με την PARN και από κοινού επηρεάζουν τα επίπεδα έκφρασης τόσο των πρωταρχικών όσο και των ώριμων μορφών των εξεταζόμενων miRNA-29a και miRNA-1207. Aπό την άλλη, σύμφωνα με τα αποτελέσματα δοκιμασίας λουσιφεράσης, τα προαναφερθέντα miRNAs στοχεύουν την 3΄UTR του mRNA της PARN και ρυθμίζουν την έκφραση της. Ακολούθως, δείχθηκε πως διατάραξη των επιπέδων έκφρασης της PARN και των υπό μελέτη miRNAs, επηρεάζει την μεταναστευτικότητα κυττάρων NCI-H520. Τέλος, προτείνουμε ένα μοντέλο το οποίο περιγράφει τη δυναμική σχέση μεταξύ της PARN και του miR-29a-3p και επιχειρούμε να τονίσουμε τη βιολογική σημασία αυτής.